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Towers out of double walls

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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]

Konzepte für wirtschaftliche und schnell errichtbare Türme sind heutzutage gefragter denn je. Der Grund dafür ist die Energiewende und die damit einhergehende weltweite Errichtung von Windenergieanlagen. Um wirtschaftlich Strom erzeugen zu können, müssen Windenergieanlagen besonders in Schwachwindgebieten mit einer hohen Bodenrauigkeit eine große Höhe aufweisen. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb ein neues Turmbaukonzept vorgestellt, welches besonders für hohe Türme geeignet ist. Aktuell gibt es eine große Zahl an Turmbauverfahren, die Stahl, Beton und sogar Holz einsetzen. Besonders ”kleine“Anlagen mit Nabenhöhen zwischen 80 und 120 m werden fast ausschließlich aus einteiligen Stahlrohrsegmenten mit Durchmessern bis zu circa 4,3 m hergestellt. Höhere Türme müssten massiver sein, jedoch stößt der Transport von Stahlrohren mit solchen Durchmessern im Straßennetz an seine Grenzen. Dies gab den Anstoß eine Vielzahl diverser Bauverfahren zu entwickeln, welche sich durch einen geringeren Vorfertigungsgrad im Vergleich zu einteiligen Stahlrohrtürmen auszeichnen. All diese Bauverfahren werden in der vorliegenden Arbeit beschrieben. Durchgesetzt hat sich vor allem eine hybride Betonfertigteilbauweise mit aufgesetztem Stahlrohrturm, wie sie auch für Türme der derzeit höchsten Windenergieanlagen eingesetzt wird. Die Türme benötigen allerdings hohe Vorspannkräfte, um die geforderte Steifigkeit sowie Tragfähigkeit aufzuweisen. Ortbetontürme, welche im Vergleich zu Fertigteilbetontürmen zeitintensiv in der Errichtung sind, können bei gleichem Materialeinsatz höhere Steifigkeiten sowie Tragfähigkeiten erreichen. Eine Kombination von beiden Bauweisen Fertigteil und Ortbeton würde es ermöglichen, schnell tragfähige Türme zu errichten. Das in dieser Arbeit beschriebene Turmkonzept benützt Doppelwände (Halbfertigteile) als Grundbausteine und ermöglicht daher Türme ähnlich schnell wie mit vollwandigen Fertigteilen herzustellen und dabei eine ähnliche Tragfähigkeit wie bei Ortbetontürmen zu erreichen. Hierbei sollen handelsübliche, ebene Standard-Doppelwände, welche weltweit erhältlich sind, benützt werden, um polygonale Ringsegmente zusammenzusetzen. Diese Segmente können dann aufeinander gestapelt werden, sodass der Hohlraum zwischen den Doppelwandplatten ausbetoniert werden kann. Jede Fuge ist mit Bewehrung versehen, weshalb von einer durchgängigen Lastweiterleitung in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ausgegangen werden kann. Abschließend wird der Betonturm vorgespannt. Dieses Konzept wird in dieser Arbeit ausführlich und in unterschiedlichsten Ausführungsmöglichkeiten beschrieben. Die Machbarkeit des vorgestellten Konzeptes sowie die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von handelsüblichen Doppelwandelementen wurde erfolgreich im Zuge der Errichtung eines Prototypen-Turmabschnitts demonstriert. Der Prototyp bestand aus sechs Segmenten mit einer Gesamthöhe von 16,15 m und einem Außeneckradius zwischen 3,85 m und 4,22 m. Die während der Errichtung gemachten Erfahrungen und durchgeführten Versuche sind in dieser Arbeit beschrieben und ermöglichen eine Weiterentwicklung des Bauverfahrens.

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Bücher, Broschüren

Dörte Aller, Andreas Bertet, Alexander Meier, Yvonne Meier
Entwerfen & Planen mit Naturgefahren im Hochbau
SIA Dokumentation, Band D 0260
Gültig ab: 01.02.2019.
2019, 78 S., Abb., Tab., Softcover

 

 

Sturm, Hagel, Schnee, Überschwemmung, Erdrutsch, Lawine, Steinschlag, Murgang und Erdbeben - Gebäude in der Schweiz sind diversen Naturgefahren ausgesetzt - nicht nur im Berggebiet, sondern auch im Mittelland. Durch eine geeignete Vorbereitung, Planung und Projektierung lassen sich Schäden durch Naturgefahren vermindern oder gar vermeiden. Je früher Maßnahmen eingeplant werden, desto günstiger, weniger sichtbar und weniger komplex werden die notwendigen baulichen Umsetzungen. Ziel ist es, Bauten und Anlagen gefahrengerecht zu planen und zu bauen, um die Verletzlichkeit gegenüber Naturgefahren zu reduzieren.

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Multilayered
Konstruktive Vielfalt
2019, 352 p. S., 150 b/w and 250 col. ill. 240 mm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Das international tätige Bauingenieurbüro sbp entwirft und konstruiert seit über 30 Jahren anspruchsvolle Bauten. Diese reichen von weitgespannten, leichten oder beweglichen Tragwerken, Brücken, über herausragende Hochbauten bis hin zu Solarkraftwerken.

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Stahlbau-Kalender 2019
Stahlbau-Kalender
Schwerpunkte: Verbindungen; Digitales Planen und Bauen
2019, X, 792 S., 741 SW-Abb., 209 Tabellen. 248 x 173 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Zentrale Themen des Stahlbau-Kalenders 2019 sind Verbindungen im Stahlbau sowie digitales Planen und Bauen. Verbindungen sind ein Innovationstreiber im Stahlbau. Die richtige Auswahl und Detailausbildung kann die Wirtschaftlichkeit von Stahlkonstruktionen erhöhen. Das Buch stellt anwendungsbereites Wissen mit zahlreichen Beispielen zur Verfügung. Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung verschiedener Verbindungsarten wird in sechs Beiträgen ausführlich eingegangen. Die Verwendung vorgefertigter Zugstabsysteme bei filigranen Stahl-Glas-Konstruktionen für Fassaden, Dachtragwerke oder Fußgängerbrücken hat in den letzten Jahren zugenommen. Besonders wichtig für die Praxis sind z. B. die neuen Entwicklungen bei vorgespannten geschraubten Verbindungen. Auch Setzbolzen und Metallschrauben weisen eine breite Anwendungspalette im Stahlbau und Metallleichtbau auf. Gussknoten ermöglichen aufgrund der freien Formbarkeit den optimalen Einsatz von Hohlprofilen, auch bei geometrisch komplizierten Tragstrukturen. Mit tragenden Klebverbindungen werden neuartige Konstruktionen und Mischbauweisen im konstruktiven Ingenieurbau hervorgebracht. Damit einher geht das Erfordernis des werkstoffgerechten Konstruierens als Voraussetzung für dauerhafte und wirtschaftliche Tragwerke. Was digitales Planen und Bauen konkret für den Stahlbau und die Werkstattfertigung bedeutet, wird in drei praxisbezogenen Beiträgen dargestellt. Der Stahlbau-Kalender dokumentiert und kommentiert den aktuellen Stand des deutschen Stahlbauregelwerkes.

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Ingenieurbaukunst 2020
Ingenieurbaukunst - Made in Germany
Made in Germany
2019, 204 S., 435 Farbabb. 301 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Die neue Ausgabe des Jahrbuchs "Ingenieurbaukunst" präsentiert wieder eine Auswahl der spektakulärsten aktuellen Bauprojekte "Made in Germany". Herausgegeben von der Bundesingenieurkammer, ist das Werk die zentrale Leistungsschau des deutschen Bauingenieurwesens. Die von einem wissenschaftlichen Beirat ausgewählten Bauwerke werden von den beteiligten Ingenieuren beschrieben, sodass die jeweils spezifischen Herausforderungen und die Lösungswege in Planung und Ausführung aufgezeigt werden. Somit stellt das Jahrbuch erneut einerseits eine Galerie der Spitzenleistungen deutscher Bauingenieure dar und fungiert andererseits als Reflexionsfläche der aktuellen Debatten im Bauingenieurwesen.

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Carsten Siburg
Zur einheitlichen Bemessung gegen Durchstanzen in Flachdecken und Fundamenten
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 629
2019, 322 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Das Durchstanzen von Stahlbetonplatten ist ein räumlicher Versagensmechanismus, der von mehreren, jeweils streuenden werkstofftechnischen und geometrischen Parametern beeinflusst wird. Die bekannten Bemessungs- und Ingenieurmodelle erfassen eine Vielzahl dieser Parameter, wodurch sich zum Teil sehr hohe Vorhersagegenauigkeiten von Versuchsbruchlasten erzielen lassen. In der Arbeit wird der Durchstanznachweis mit dem Ziel überarbeitet, das Bemessungskonzept zu vereinfachen. Daher werden die wichtigsten Trag- und Bemessungsmodelle zum Durchstanzen gegenübergestellt und aktuelle Forschungsergebnisse zu den Einflüssen aus Vorspannung, Leitungen in Decken, optimierten Durchstanzbewehrungssystemen, Stahlfasern und Ertüchtigungsmaßnahmen kritisch bewertet. Auf Basis eigener Durchstanzversuche an Einzelfundamenten und umfangreicher Literaturrecherchen werden Datensätze erstellt, mit denen sich die bekannten Bemessungsmodelle vergleichen lassen und ein eigener, praxisgerechter Bemessungsansatz hergeleitet werden kann. Anhand gezielter Vergleiche von Tragmodellen und Normen sowie der Auswertung von Durchstanzversuchen wird ein einheitliches Bemessungsmodell entwickelt, das den Durchstanzwiderstand sowohl von Flachdecken als auch Fundamenten mit und ohne Durchstanzbewehrung zutreffend bestimmt. Der Vergleich mit Versuchen belegt, dass die Haupteinflussparameter weitgehend trendfrei erfasst und mit dem neuen Bemessungsmodell auf viele ergänzende Regelungen verzichtet werden kann. Die Erweiterung des vorgeschlagenen Modells auf die Anwendungsbereiche Vorspannung, Leitungen in der Platte, optimierte Durchstanzbewehrungsformen und Stahlfasern vergrößert das Anwendungsspektrum deutlich, ohne den Berechnungsaufwand wesentlich zu vergrößern.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Ulrike Kuhlmann, Ulrich Breuninger
Längsschubbeanspruchung bei Verbundträgern mit liegenden Kopfbolzendübeln im Hochbau. Schlussbericht
1999, 170 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Werden bei Verbundträgern die Kopfbolzendübel in der Betonplatte liegend angeordnet, dann wirkt bei einer Längsschubbeanspruchung der Verbundfuge Spaltzug in Plattendickenrichtung. Durch den Spaltzug entstehen Risse. Im Gegensatz zum stehenden Kopfbolzendübel wird die Rissbildung nicht behindert, da die Ausdehnung der Platte in Dickenrichtung sehr begrenzt und eine Netzbewehrung in Dickenrichtung nicht vorhanden ist. Neben den Kopfbolzenabmessungen hat die Dicke der Platte bzw. der Randabstand des Dübels entscheidenden Einfluss auf die Tragfähigkeit der Verbindung. Auch der Achsabstand der Dübel untereinander wirkt sich auf die Tragfähigkeit aus. Zusätzlich beeinflussen die Größe und Lage der Bewehrungsstähle die Tragfähigkeit. Zur Untersuchung des Einflusses der verschiedenen Konstruktionsparameter auf die Tragfähigkeit mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel werden Versuche und Finite-Elemente-Untersuchungen durchgeführt. Es wird eine Gleichung zur Bestimmung der Tragfähigkeit mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel unter Längsschubbeanspruchung in Abhängigkeit verschiedener Parameter entwickelt. Darauf aufbauend wird eine Gleichung zur Ermittlung des Bemessungswiderstandes nach Eurocode 4 vorgeschlagen. Die Duktilität mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel überschreitet die Anforderungen nach Eurocode 4 bei weitem.

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Einar Keintzel
Verträglichkeitsuntersuchungen zwischen deutschen Erdbebenregelungen und Eurocode 8. Abschlußbericht
1998, 148 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Unverträglichkeit zwischen der derzeit geltenden deutschen Erdbebennorm DIN 4149-1 und Eurocode 8 sowie die Tatsache, daß die DIN 4149-1 nicht mehr dem heutigen Kenntnisstand entspricht, haben zur Überarbeitung dieser Norm geführt. Ziel war es daher, einen Entwurf für eine solche Überarbeitung zu erstellen, der die theoretischen Vorzüge von Eurocode 8 möglichst weitgehend mit der Einfachheit der derzeit geltenden DIN 4149-1 verbindet. Die überarbeitete DIN 4149-1 soll einerseits das Konzept von Eurocode 8 übernehmen, und andererseits die wesentlich auf Bauten in Starkbebengebieten ausgerichteten Regeln aus Eurocode 8 an die tatsächlichen Bedürfnisse von Deutschland als Schwachbebengebiet anpassen. Zunächst wird ein Überblick über die Vorarbeiten zur Überarbeitung der Norm geboten, und des werden die Empfehlungen des dafür zuständigen Lenkungsgremiums dargelegt. Nach einer kurzen Erläuterung des Überarbeitungskonzepts folgen Kommentare zu den einzelnen Normkapiteln und anschließend der Textentwurf zu DIN 4149.

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G. Sedlacek, B. Hoffmeister
Schwingungsanfälligkeit für den Geschoßbau - eine Studie zur Klassifizierung der Gebrauchseigenschaften für den Eurocode 1. Abschlußbericht
1995, 86 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zunehmender Optimierungs- und Ausnutzungsgrad moderner Stahl- und Verbundkonstruktionen haben zur Folge, daß die Schlankheiten und die Spannweiten von Deckenkonstruktionen immer größer werden. Diese Tendenz kann zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Bauwerke gegenüber dynamischen Anregungen führen, was wiederum eine starke Beeinträchtigung der Gebrauchsfähigkeit nach sich ziehen kann. Soll die Gebrauchsfähigkeit hinsichtlich menscheninduzierter Schwingungen sichergestellt werden, müssen die dynamische Belastung, die Bauwerksreaktion und die Auswirkung des dynamischen Verhaltens aufeinander abgestimmt werden. Der Bericht liefert einen Überblick über den gegenwärtigen Kenntnis- und Normungsstand zu dem Thema menscheninduzierte Schwingungen, deren Ursachen und Auswirkungen. Es konnte festgestellt werden, daß hinsichtlich der anzusetzenden Belastung (Laufen, Gehen, Hüpfen) die in allen herangezogenen Quellen gewählten Ansätze weitgehend ähnlich sind. Der Vergleich der Normen, die eine Bewertung und Beurteilung der Schwingungseinwirkungen auf den Menschen ermöglichen, zeigt zum Teil deutliche Unterschiede auf.

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Jörg Schlaich, Rudolf Bergermann, Jürgen Seidel, Dietger Weischede, K. Friedrich, W. Schiel
Aufwindkraftwerke - Technische Auslegung, Betriebserfahrung und Entwicklungspotential
1989, 31 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Aufwindkraftwerke sind eine Option für die zukünftige wirtschaftliche Erzeugung von elektrischer Energie aus der Strahlungsenergie Sonne. Die erzielten experimentellen Ergebnisse in der Experimentieranlage haben gezeigt, daß die entwickelte Technologie einen Entwicklungsstand erreicht hat, der einen kraftwerksähnlichen vollautomatischen Betrieb mit einer hohen technischen Verfügbarkeit erlaubt. Die theoretischen Arbeiten demonstrieren, daß die wesentlichen meteorologischen, optischen und thermodynamischen Vorgänge gut verstanden sind und das dynamische Zusammenspiel der einzelnen Komponenten mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Damit wurde die Grundlage geschaffen, die gewonnenen Erkenntnisse auf größere Anlagen anzuwenden, um deren energetisches Verhalten unter unterschiedlichen Randbedingungen ermitteln zu können. Die durchgeführten Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit der Aufwindkraftwerkstechnologie haben gezeigt, daß ihr ein wirtschaftliches Potential zugeordnet werden kann. Angestrebt wird der Bau einer Demonstrationsanlage im 3-5 MW-Bereich. (-y-)

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E. Giencke
Stabilitaet von langzeitbelasteten GFK-Zylinderschalen bei Berueckssichtigung des Schuettgutes
1980, 45 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Untersuchung von kurzzeitbelasteten, laengsgedrueckten Zylinderschalen hat sich gezeigt, dass die Verzweigungslasten nach der linearen Schalentheorie nicht erreicht werden. Bei langanhaltender Belastung wachsen die Vorbeulen infolge des Kriechens weiter an und es kommt zu einer weiteren Erniedrigung der Beullast. Der Nachbeulfaktor haengt bei den fuer Siloschalen ueblichen r/t-Verhaeltnissen von 100 bis 200 praktisch nur vom Verhaeltnis des Umfangszuges infolge des Innendruckes zum Laengsdruck ab. Zur Erfassung des Kriecheinflusses werden in die Beziehungen fuer die Kurzzeitbelastung die durch das Kriechen vergroesserten Vorbeulen eingefuehrt. Als Kriechabminderung koennen die Werte ohne Innendruck uebernommen werden. Ferner zeigt sich, dass die in der Praxis uebliche Kriechabminderung auf der sicheren Seite liegt. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Seidel, Marc
Analytical calculation of stress concentrations at welded flange necks
Stahlbau, 2020

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Kemper, Frank; Friehe, Mirko; Fontecha, Robert; Feldmann, Markus
Konzepte für Tragstrukturen von Windenergieanlagen an Beispielen
Stahlbau, 2020

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Botz, Max; Emiroglu, Altug; Osterminski, Kai; Raith, Manuel; Wüchner, Roland; Große, Christian
Überwachung und Modellierung der Tragstruktur von Windenergieanlagen. Beitrag zu einem Digitalen Zwilling
Beton- und Stahlbetonbau, 2020

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Richter, Carl; Pak, Daniel; Rebelo, Carlos; Mohammadi, Mohammad Reza Shah
Integrierter Hebeprozess für hybride Gittermastrohrtürme der Windenergie
Stahlbau, 2020

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Michel, Philipp; Butenweg, Christoph; Klinkel, Sven
Einfluss der dynamischen Steifigkeit von Flach- und Pfahlgründungen auf das dynamische Verhalten einer Onshore-Windenergieanlage
Bauingenieur, 2020

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